Почему при низком уровне хладагента замерзают испаритель и всасывающие трубопроводы?

Всё дело в соотношении температуры и давления, а также в том, как давление влияет на температуру кипения хладагента. С повышением давления хладагента повышаются его температура и температура кипения. При понижении давления снижаются температура и температура кипения. Системы кондиционирования (и некоторые системы отопления) используют это свойство для охлаждения (нагревания) воздуха внутри здания.

В обычной системе компрессор сжимает пары хладагента. Из-за этого пары нагреваются и становятся более сжатыми. Горячий пар проходит через змеевики конденсатора, где часть тепла передаётся наружному воздуху. Когда пар выходит из конденсатора, он превращается в горячую жидкость. Горячая жидкость проходит по жидкостной магистрали в здание к змеевикам испарителя. Непосредственно перед тем, как горячий жидкий хладагент попадает в испаритель, он проходит через дозирующее устройство. Тип используемого устройства зависит от системы, но чаще всего используются капиллярные трубки.

Когда горячая жидкость проходит через дозирующее устройство, давление существенно падает. Из-за падения давления температура и точка кипения жидкости также снижаются. Когда воздух в помещении проходит через змеевики испарителя, холодный жидкий хладагент в змеевиках поглощает тепло из воздуха. Под воздействием тепла хладагент закипает и превращается в пар низкого давления. Когда хладагент достигает конца испарителя, он представляет собой холодный пар. Холодный пар движется по всасывающей линии обратно к компрессору, где цикл охлаждения может начаться заново.

При низком уровне хладагента в системе давление, а следовательно, и температура хладагента также будут ниже. В обычной системе температура хладагента в начале испарителя будет примерно равна температуре замерзания воды (32 °F). Когда воздух в помещении проходит через холодные змеевики, влага из воздуха конденсируется на них. Этот конденсат безвредно стекает с змеевиков в дренаж для конденсата.

При низком уровне хладагента температура хладагента в начале змеевика испарителя будет ниже точки замерзания воды (менее 0 °C). Из-за низкой температуры змеевика образующийся на нём конденсат будет замерзать. По мере образования льда на змеевике поток воздуха через него будет ограничиваться. Из-за этого хладагент не сможет поглощать столько же тепла из воздуха в помещении, проходящего через змеевик. Это приводит к тому, что хладагент начинает кипеть в испарителе позже, из-за чего на змеевиках образуется ещё больше льда. Эта ситуация будет усугубляться до тех пор, пока весь испаритель не превратится в глыбу льда. Как только это произойдёт, хладагент начнёт кипеть во всасывающей магистрали. Это приведёт к снижению температуры во всасывающей магистрали и, как и в испарителе, к замерзанию конденсата.

В конце концов хладагент возвращается в компрессор, и именно там могут возникнуть проблемы. Если компрессор будет работать в таких условиях слишком долго, жидкий хладагент может вернуться в компрессор. В этом случае компрессор может выйти из строя.

Следует также отметить, что при слишком низком уровне хладагента система перестаёт работать. Таким образом, эта проблема возникает только в «золотой середине», когда уровень хладагента низкий, но не слишком низкий.

Сначала немного теории. Система отопления, вентиляции и кондиционирования состоит из замкнутого контура хладагента. Снаружи вашего дома будут расположены компрессор и змеевики. Компрессор сжимает хладагент, и в процессе сжатия хладагент выделяет избыточное тепло, которое выводится через змеевики. Внутри вашего дома находится испаритель со змеевиками. Хладагент проходит через узкое отверстие, где расширяется и превращается в газ (как в аэрозольном баллончике). В процессе преобразования в газ происходит поглощение тепла из теплообменников (через которые проходит возвратный воздух, направляясь в воздуховоды).

Когда уровень хладагента падает, это может проявляться по-разному. Я видел описание, в котором говорилось, что хладагента становится меньше, чтобы поглощать тепло в доме, и замкнутый контур становится слишком холодным после того, как он отдаёт то небольшое количество тепла, которое собирает снаружи. Но мне кажется более логичным представить себе эффект от падения давления в змеевиках испарителя. Чем сильнее падает давление в этих змеевиках, тем сильнее разница температур, поскольку хладагент расширяется и становится всё менее плотным газом. Но имейте в виду, что у вас по-прежнему меньше хладагента, отводящего тепло, поэтому, хотя оставшийся хладагент и холоднее, он менее эффективен.

Кроме того, у хладагента с более низкой температурой есть недостаток. Когда температура в змеевиках опускается ниже точки замерзания, влага в возвратном воздухе, проходящем через змеевики, не просто конденсируется и стекает в дренаж для конденсата (представьте себе холодный стакан для питья в жаркий и влажный день — ваши змеевики обычно выглядят так же). Вместо этого конденсат замерзает и превращается в сплошной кусок льда, через который не может пройти воздух. Та же проблема может возникнуть, если вы включаете систему отопления, вентиляции и кондиционирования при слишком низкой температуре на улице. Наружные змеевики отводят так много тепла, что, когда хладагент проходит через испаритель, его температура опускается ниже точки замерзания. Вот почему очень важно не устанавливать систему отопления, вентиляции и кондиционирования, мощность которой превышает потребности вашего дома. Она будет слишком быстро охлаждать воздух, что приведет к замерзанию, и будет работать очень короткое время, но не сможет удалить достаточное количество влаги из-за короткого времени работы, в результате чего летом в доме будет очень влажно.